V tomto príspevku sa chystáme preskúmať údajový list PIR alebo pyroelektrického infračerveného radiálneho snímača HC-SR501. Pochopíme, na aký účel sa PIR senzor používa? Jeho základné spúšťacie operácie, podrobnosti o pripojení kolíkom, technické špecifikácie a nakoniec sa pozrieme na niektoré aplikácie v reálnom živote.

Začneme pochopením skutočnej jednotky snímača PIR, ktorá je nainštalovaná vo vnútri štandardné PIR moduly a osvojiť si jeho vnútorné vlastnosti, podrobnosti o zapojení a podrobnosti o vnútornej práci.

Čo je to PIR senzor?

PIR znamená pyroelektrický infračervený radiálny senzor alebo pasívny infračervený senzor. PIR je elektronický snímač, ktorý detekuje zmeny v infračervenom svetle na určitú vzdialenosť a na svojom výstupe vydáva elektrický signál v reakcii na detekovaný infračervený signál. Dokáže detekovať akýkoľvek objekt vyžarujúci infračervené žiarenie, ako sú napríklad ľudia alebo zvieratá, ak sa nachádza v dosahu snímača, pohybuje sa od neho alebo sa pohybuje v dosahu snímača.
Modul snímača PIR možno rozdeliť na dve časti, infračervený citlivý kryštál a procesorový obvod.

Ilustrácia kryštálu citlivého na PIR:

Tmavá časť kovu, kde je umiestnený IR citlivý kryštál, citlivý kryštál dokáže detekovať hladinu infračerveného žiarenia v okolí. V skutočnosti sú v ňom umiestnené dva pyroelektrické snímače na detekciu pohybujúcich sa objektov. Ak jeden z citlivých kryštálov zistí zmenu infračerveného žiarenia (prírastok alebo úbytok) ako druhý citlivý kryštál, výstup sa aktivuje.

Na tento citlivý kryštál, ktorý slúži ako šošovka na zaostrenie infračerveného svetla na snímače, sa obvykle umiestňuje kupolovitá plastová štruktúra.

Ako funguje PIR

Činnosť snímania pyroelektrického infračerveného snímača je založená na vlastnostiach alebo vlastnostiach, ktoré sú zodpovedné za zmenu polarizácie jeho materiálu v reakcii na zmeny teploty.

Tieto snímače využívajú dvojitý alebo dvojicu snímacích prvkov na snímanie infračervených signálov v dvoch krokoch, čo zaisťuje spoľahlivú detekciu zrušením nežiaducich teplotných výkyvov v existujúcom stupni EMI. Tento dvojstupňový proces snímania zlepšuje celkovú stabilitu snímača a pomáha detekovať infračervené signály iba z prítomnosti človeka.

Keď sa človek alebo relevantný zdroj infračerveného žiarenia presunie okolo senzora PIR, žiarenie sa alternatívne prepne do dvojice snímacích prvkov a spustí výstup na vygenerovanie dvojice ON / OFF alebo vysokých a nízkych impulzov, ako je to znázornené na obrázku. nasledujúci priebeh:

“čo je senzor? ”

Nasledujúca hrubá simulácia Gif ukazuje, ako snímač PIR reaguje na pohybujúceho sa človeka a na svojich výstupných vodičoch vyvíja niekoľko krátkych ostrých impulzov pre požadované spracovanie alebo spustenie vhodne nakonfigurovaného stupňa relé.

Vnútorné usporiadanie PIR

Nasledujúci obrázok zobrazuje vnútorné rozloženie alebo konfiguráciu vnútri štandardného snímača PIR.

Vnútorné zloženie, rozloženie a konfigurácia snímača PIR

Naľavo vidíme dvojicu IR snímacích prvkov zapojených do série. Horný koniec tejto série je spojený s hradlom zabudovaného FET, ktorý funguje ako malý zosilňovač IR signálu. Rg pull down rezistor poskytuje požadovanú pohotovostnú nulovú logiku pre FET, aby sa zabezpečilo, že zostane úplne vypnutý v neprítomnosti IR signálu.

Keď je dvojica snímacích prvkov detegovaná pohyblivý infračervený signál, generuje zodpovedajúcu dvojicu vysoko a nízko logických signálov, ako je uvedené vyššie:

Tieto impulzy sú príslušne zosilnené FET a replikované na jeho výstupnom kolíku pre ďalšie spracovanie pripojenými obvodmi.

Pridružené stupne EMI spolu s kondenzátorom poskytujú procesu ďalšiu filtráciu, aby sa vytvorila čistá sada impulzov na uvedenom výstupnom kolíku PIR.

Testovacie nastavenie pre snímač PIR

Nasledujúci obrázok zobrazuje štandardné nastavenie testu PIR senzora. Výstup a kolíky Vss (záporný kolík) PIR sú spojené s externým sťahovacím rezistorom, kolík Vdd je napájaný zdrojom 5 V.

Papierové čierne telo generuje požadované ekvivalentné infračervené žiarenie pre PIR snímač pomocou sekacieho mechanizmu. Doska sekačky striedavo rezá infračervené signály napodobňujúce pohybujúci sa infračervený cieľ.

Tento sekaný infračervený signál zasahuje snímač PIR generujúci špecifikované impulzy cez jeho výstupný kolík, ktorý je vhodne zosilnený operačným zosilňovačom na analýzu v rozsahu.

Ideálne testovacie podmienky pre vyššie uvedené nastavenie sú uvedené nižšie:

Vyvažovanie výstupu snímacieho prvku

Pretože sa v PIR používa mechanizmus duálneho snímania, je nevyhnutné zabezpečiť, aby bolo spracovanie prostredníctvom dvojice šošoviek správne vyvážené.

Snímacie prvky sú testované a vhodne konfigurované vyhodnotením príslušného výstupného napätia jediného signálu (SSOV) pomocou nasledujúceho vzorca:

Váhy: | Va - Vb | / (Va + Vb) x 100%
Kde, Va = citlivosť strany A (mV medzi špičkami)
Vb = strana citlivosti B (mV medzi špičkami)

Hlavné špecifikácie

Hlavné technické špecifikácie a rozmerové parametre snímača PIR sa dajú naučiť z nasledujúcich podrobností:

Používanie vnútorných modulov PIR

Dnes nájdete PIR moduly, ktoré majú PIR senzor integrovaný so špecializovaným procesorovým obvodom a šošovkou. Toto zvyšuje mnohonásobný výkon PIR a umožňuje koncovému používateľovi získať dobre definovaný optimalizovaný zosilnený výstup z modulu.

Tento výstup teraz musí byť nakonfigurovaný iba s reléovým stupňom pre požadované zapnutie / vypnutie záťaže v reakcii na prítomnosť človeka v stanovenej zóne.

Obvod vnútri štandardných modulov pozostáva z IC BISS0001, ktorý je špeciálne navrhnutý pre aplikácie detekcie pohybu. K dispozícii sú dva gombíky, jeden na nastavenie citlivosti modulu a druhý na nastavenie časovej dĺžky toho, ako dlho má výstup zostať vysoký po spustení modulu.

Teraz poďme preskúmať technické podrobnosti PIR senzora HC-SR501.

Prevádzkové napätie:

HC-SR501 je od 5 V do 20 V, čo dáva návrhárom obvodov veľkú flexibilitu.

Terajšia konzumácia:

HC-SR501 je zariadenie priateľské k batérii, jeho súčasná spotreba je 65 mA, keď zistí akúkoľvek zmenu infračerveného svetla.

Výstupné napätie:

Keď modul detekuje pohyb infračerveného žiarenia, výstup stúpa na VYSOKÉ pri 3,3 V, ak modul nezistí žiadny pohyb, po stanovenej dobe klesne na LOW alebo 0 V.

Čas oneskorenia:

K dispozícii je gombík na nastavenie času, aby výstup zostal HIGH po detekcii IR. Toto je časové obdobie, ktoré je možné nastaviť od 5 sekúnd do 5 minút.

Rozsah citlivosti:

Uhol oblasti detekcie je okolo 110 stupňového kužeľa. K dispozícii je gombík na nastavenie citlivosti, ktorú môžeme meniť od 3 metrov do 7 metrov kolmo na Senor. Citlivosť sa znižuje, keď pohybujeme po oboch stranách snímača.

Prevádzková teplota:

HC-SR501 má pôsobivú prevádzkovú teplotu v rozmedzí od -15 do +70 stupňov Celzia.

Pokojový prúd:

Kľudový prúd je prúd spotrebovaný z napájacieho zdroja, keď snímač nezistí žiadny pohyb alebo keď je v nečinnosti. Spotrebuje menej ako 50 uA, vďaka čomu je batéria senzora priateľská.

Vysvetlenie režimov spúšťania modulu PIR, + napájanie, výstup, uzemnenie

PIR výstupy a režimy spúšťania

Režimy spúšťania:

Modul PIR má dva režimy spúšťania: Jeden spúšťací / neopakujúci sa režim a opakovaný spúšťací režim. Tieto dva režimy sú prístupné zmenou polohy prepojky uvedenej v module.

Režim jedného spúšťania / režim opakovania:

Keď je snímač PIR nastavený na režim samostatného spustenia (a časovač / čas oneskorenia je nastavený na 5 sekúnd (povedzme)), keď je detekovaný človek, výstup sa na 5 sekúnd otočí HIGH (vysoký) a LOW (nízky).

Režim opakovaného spúšťania:

Keď je snímač PIR nastavený na režim opakovaného spúšťania, keď je detekovaný človek, výstup sa zmení na VYSOKÝ, časovač sa počíta po dobu 5 sekúnd, ale keď je detekovaný iný človek, za tých 5 sekúnd sa časovač vynuluje a po 2. dobe sa počíta ďalších 5 sekúnd je detekovaný človek.

Čas blokovania:

Čas blokovania je časový interval, v ktorom je senzor deaktivovaný alebo nebude detekovať pohyb. Čas blokovania pre HC-

SR501 je predvolene 3 sekundy.

K tomu dôjde po uplynutí času oneskorenia (ktorý bol nastavený gombíkom časovača), keď počas tohto intervalu výstup klesne na 3 sekundy NÍZKY Po 3 sekundách (NÍZKA) bude snímač pripravený znovu detekovať pohyb.
Inými slovami, keď snímač detekuje pohyb, výstup stúpa na VYSOKÚ hodnotu, výstup zostáva VYSOKÝ podľa gombíka časovača (povedzme 5 sekúnd), po 5 sekundách snímač PIR klesne na nízku hodnotu, signál LOW zostane na 3 sekundy bez ohľadu na nový pohyb ak existuje.

Rozmery modulu:

Senzor je dostatočne kompaktný na to, aby sa skryl pred zrakom ľudí, takže nebude mať vplyv na dekorácie atď. Má rozmery 32 mm x 24 mm.

Veľkosť objektívu:

Biela kupolovitá štruktúra, ktorá obklopuje pyroelektrický senzor, sa nazýva Fresnelove šošovky, ktoré zväčšujú detekčný rozsah a vyzerá to nepriehľadne. Meria v priemere 23 mm.

Aplikácie:

• Bezpečnostné systémy.
• Automatické svetlá.
• Priemyselné automatické riadenie.
• Automatické dvere.

Niektoré z projektov využívajúcich PIR senzor nájdete na tomto serveri.

Typický obvod modulu PIR

Pre nadšencov, ktorí majú v úmysle postaviť kompletný PIR modul spolu so snímačom a plnohodnotným zosilňovačom, je možné použiť a použiť nasledujúce štandardné schémy pre každé spustenie príslušnej aplikácie založenej na PIR snímači.